JPH09503099A - 流体中の半導体ウエハを処理するプロセスおよび装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 半導体ウエハから有機物質を除去するプロセスと、ウエハの化学溶媒ドライ化プロセスとを提供する。前記ドライ化プロセスにおいて、下部水性層（１５２）および上部有機層（１５４）を有するバス中に浸漬されたウエハ（１４）を、前記下部水性層から前記上部有機層を通して引き上げ、前記バスから取り除く。このプロセスを実行する装置も開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 流体中の半導体ウエハを処理するプロセスおよび装置 技術分野 本発明は、半導体製造に関する。さらに特に、本発明は、ウエハ制作のウエッ トエッチング／洗浄ステップ中にウエハから有機物質を除去する改良したプロセ スを含む。本発明は、このプロセスと、半導体製造中に行われる流体によるウエ ハの処理を含む他のプロセスとを遂行する装置ににも関する。 さらに本発明は、ウエット処理後に半導体ウエハのような物体の表面を溶媒ド ライ化するプロセスに関する。本発明は、このプロセスを遂行する装置にも関す る。 背景技術 半導体ウエハの制作において、いくつかのプロセスステップは、ウエハを流体 に接触させる必要がある。このようなプロセスステップは、エッチング、フォト レジスト剥離、および拡散前洗浄とを含む。しばしば、これらのステップに使用 される化学薬品は、強い酸、アルカリ、または揮発性溶媒を含むかもしれないと いう点で、かなり危険なものである。 半導体ウエハを流体と接触させるのに慣例的に使用される設備は、一組のタン クまたは槽から成り、これらの中で半導体ウエハの多くのカセットを浸漬させる 。このような慣例的なウエットプロセス設備は、いくつかの困難を提出する。 第１に、ウエハのタンクからタンクへの移動は、汚染を生じるかもしれず、こ の汚染は、この製造プロセスが形成する極微の回路に対して極めて有害である。 第２に、使用される危険な化学薬品および脱イオン化水を、定期的に新たな溶液 と交換する必要があり、通常、化学薬品をタンクに注ぎ入れることによって導入 するか、脱イオン化水の場合において、組み立て施設から導入する必要がある。 化学薬品は、通常、化学薬品会社によって製造され、半導体製造工場に輸送され る。したがって、化学薬品の純度は、化学薬品製造業者によって使用される水の 純度によって制限され、化学薬品を輸送および格納するコンテナによって制限さ れ、化学薬品の取扱いによって制限される。 さらに、化学薬品が古くなるにつれて、これらは、空気またはウエハからの不 純物によって汚染されてくる恐れがある。流体を回復させる前のウエハの最後の バッチの処理は、新たな溶液におけるウエハの最初のバッチの処理と同じ効果が 得られないかもしれない。一様でない処理は、半導体製造において、重大なこと である。 半導体製造の流体接触ステップのいくつかは、ウエハの表面から有機物質およ び不純物を除去することを含む。例えば、集積回路の製造において、製造プロセ スの一部として、シリコンウエハ上に塗布されているフォトレジストを熱処理す るのが慣例である。このフォトレジストの塗布膜または有機物質を、プロセスの 後に除去しなければならない。 一般に、ウエットフォトレジスト剥離プロセスは、過酸化水素またはオゾンの いずれかの酸化剤を入れた硫酸溶液によって行う。このプロセスは、ＣＦＭテク ノロジ社（CFM Technologies）に発行された米国特許明細書第４８９９７６７号 および４９１７１２３号に属するものである。しかしながら、半導体製造中にウ エハからフォトレジストを剥離するために硫酸溶液または酸化剤を使用するには 、多くの不都合が存在する。第１に、過酸化水素を酸化剤として使用する場合、 レジスト剥離反応の副産物は水であり、この水は、バスの濃度を薄くし、これに よって、フォトレジストを剥離する能力が減少する。第２に、このプロセスは、 一般に８０°Ｃから１５０°Ｃ、代表的に１３０°Ｃである高温において行われ 、このことは、溶液を収容し、循環させ、濾過するために、特別な熱抵抗性材料 および部品を要求し、洗浄プロセスを行うために特別のエネルギーを必要とする 。第３に、溶液は、取り扱いおよびその処分が危険であり、製造、輸送および貯 蔵に費用が掛かる。 さらに、プロセスバス中に溶解された不純物および溶解されない不純物の双方 が蓄積されるために、溶液を定期的に交換しなければならない。代表的に、化学 薬品を交換する間隔は、８時間程度毎である。化学薬品が、排出鉛管類に不利に 影響するため、溶液を、処分する前に９０°Ｃ程度以下に冷却する必要がある。 したがって、このフォトレジスト剥離プロセスの使用は、高温の溶液を収容する 追加のタンクの使用か、化学薬品交換期間中のプロセス区域の遮断のいずれかを 必要とし、ウエハ処理能力が低下し、所有者の費用が増加する。 最後に、フォトレジストの除去に硫酸溶液を使用した後、硫酸塩の残滓がプロ セス中のウエハ上に結晶し、プロセス欠陥を生じる恐れがあるため、ウエハを、 高温の脱イオン化水中でリンスする必要がある。 有機および金属表面汚染の除去にしばしば使用される他のプロセスは、水酸化 アンモニウム、過酸化水素、および水である第１溶液と、塩酸、過酸化水素、お よび水である第２溶液とを使用する″ＲＣＡ洗浄″プロセスである。これらのＲ ＣＡ洗浄溶液は、代表的に、別個のタンクにおいて混合される。ウエハは、第１ に水酸化アンモニウムによる洗浄を受け、次にリンスタンクに移され、次に塩酸 洗浄溶液を収容するタンクに移され、次に最終リンスタンクに移される。このプ ロセスは、硫酸プロセスと同様に、強力な化学薬品を使用する不都合を有する。 さらに、ウエハは、タンクからタンクへ輸送される間に空気に露出され、汚染が 生じる。最後に、過酸化物の使用によって、ウエハは、塩酸溶液中ですべては除 去されない高ｐｈ水酸化アンモニウム溶液中のアルミニウムの堆積によるアルミ ニウム汚染を受ける。 半導体ウエハを流体によって処理するのに使用されるプロセスおよび設備を改 良するために、種々のアプローチがなされてきた。このプロセスを改良するこれ らの試みは、一般に、設備の変更またはプロセス化学薬品の変更のいずれかを含 む。 流体処理中のウエハの汚染による問題を取り除くあるアプローチは、米国特許 明細書第４７７８５３２号、４７９５４９７号、４８９９７６７号および４９１ ７１２３号に開示されている。これらの特許明細書は、プロセスステップ間のウ エハの移動またはオペレータの取扱いなしに、プロセス流体を順次に流し、連続 的にウエハを通過させる封入フルフロー方法を記述している。しかしながら、こ れらの特許明細書は、ウエハの流体処理および洗浄を行うために危険な化学薬品 を使用することを、依然として提案している。さらに、封入装置に必要な設備は 、連続するすべてのプロセスが、同じ容器中で、濃縮溶液によって行われること から、ウエハ処理能力が制限される。 米国特許明細書第４８９９７６７号は、硫酸および酸化剤溶液を調整するため に別個の混合タンクを使用することを提案しており、次にこれらの溶液を、処理 タンク中に排出する必要がある。タンクを別々にする理由は、過酸化水素の酸素 および水への分解によって上昇する圧力による爆発の可能性を除去するためであ る。 サブミクロンシステム社（SubMicron System，Inc.）に発行された米国特許明 細書第５０８２５１８号は、半導体ウエハの洗浄の硫酸および酸化剤プロセスを 改良する別のアプローチを開示している。この特許におけるシステムは、タンク 中のバス全体にガスを分布させる拡散孔を有する散布板を含む分布システムを提 供する。したがって、米国特許明細書第４８９９７６７号におけるような混合用 の別個のタンクを使用するよりも、サブミクロン社の特許は、オゾンを、硫酸を 収容する処理タンク中に直接分布させる装置を提供する。しかしながら、この分 布システムは、いくつかの不都合を受けることが分かっている。第１に、オゾン を分布させる能率と、水への吸収とは、装置によって発生されるオゾンの大きな 気泡によって減少する。吸収されるオゾンの量は、硫酸と反応し、ウエハから有 機物質を除去するその能力に対して重要である。さらに、米国特許明細書第５０ ８２５１８号に記述されている形式の拡散要素は、オゾンをタンク全体に均一に 分布させないと思われる。最後に、ウエハの洗浄プロセスを改良する上述した試 みによるように、危険な化学薬品を必要とし、取扱いおよび処分の問題を発生す る。 危険な化学薬品を使用する問題を取り除くアプローチは、Ohmi他による、１９ ９３年３月のJ．Electrochem．Soc.，Vol.140，No.３の８０４〜８１０ページに 記述されており、この文献には、室温において、シリコンウエハから有機不純物 を洗浄するためにオゾンを導入した超純水を使用することが記述されている。し かしながら、このプロセスも、いくつかの不都合を受ける。Ohmi他は、有機物質 の極めて薄い層、すなわち、リソグラフィプロセスによって残る界面活性剤の層 を除去するプロセスのみを提供する。Ohmi他によって記述されたプロセスは、適 度な時間枠内でフォトレジストを除去することができない。このプロセスは、５ ０オングストローム以下の有機汚染層を意図しており、これらに対して有効であ る。５０〜２５０ミルの有機汚染層に対する作用は、遅すぎる。したがって、危 険な化学薬品を使用することなしに半導体ウエハからすべての厚さの有機材料を 、迅速にかつ効果的に除去することができるプロセスは、当該技術分野において いまだ達成されていない。 有機材料の効果的な除去を提供すると同時に、上述した問題を回避することが できる、半導体製造中に有機物質を除去するプロセスは、半導体製造業にとって 大きな価値がある。さらに、多数のタンクの必要性を取り除いたこのようなプロ セスを行う装置も、半導体製造業にとって大きな価値がある。 上述した洗浄プロセスが完了した後、ウエハは、通常、リンスされ、ドライ化 される。慣例的に、半導体ウエハは、スピンリンスおよびドライ化器において、 遠心力によってドライ化される。これらの装置は、遠心力に頼っているため、こ れらを使用すると、いくつかの問題が生じる。第１に、ウエハに機械的応力が生 じ、この結果、ウエハが破壊されるかもしれない。第２に、スピンリンスドライ 化器の内側に動く部品があるため、汚染制御が、困難な問題になる。第３に、ウ エハが、慣例的に乾燥窒素中を高速で移動するため、ウエハ表面に静電荷が現れ る。スピンリンスおよびドライ化器を開けたとき、反対に帯電した空気中の粒子 が、ウエハ表面にすばやく引きつけられるため、粒子汚染が生じる。第４に、ス ピンプロセス中にウエハ表面からの水の蒸発を避けることは困難である。定期的 な短い間隔での超純水とウエハ表面との接触によって、水が微細な量のシリコン または二酸化シリコンを溶解するため、溶解されたシリコン（堆積したシリコン または二酸化シリコン）または二酸化シリコンを含む水の蒸発によって、ウエハ 表面に縞または点が生じる。縞または点が付くことは、しばしば、最終的に失敗 作の装置をもたらす。 半導体をドライ化する他の方法は、米国特許明細書第４９８４５９７号に開示 されているような、イソプロピルアルコール（″ＩＰＡ″）のような蒸気による 蒸気ドライ化である。このプロセスにおいて、あらかじめ脱イオン化水の逐次バ スによってリンスしたウエハを、その後、完全に密閉された容器中でイソプロピ ルアルコール（ＩＰＡ）の超高温蒸気に露出させる。ドライ化蒸気は、水がドラ イ化蒸気に交換された後、表面上に液体の小滴が実際的に残らない程度に、ウエ ハ表面から水を直接追い出す。次に、ドライ化蒸気を、乾燥した不活性ガスの気 流によって清浄化する。ドライ化蒸気は、水と混合することができ、沸騰する水 との共沸混合物を最小量しか形成せず、ウエハが水と同じ温度の場合最適に作用 する。このドライ化プロセスは、数分を必要とする。 米国特許明細書第４７７８５３２号は、２ステップの化学ドライ化プロセスを 開示している。第１に、リンス流体、好適には水を、ウエハから追い出し、非水 混合可能ドライ化流体と交換する。第２に、非水ドライ化流体を、低い流速の好 適には窒素のような不活性ガスである前ドライ化ガスを使用して蒸発させる。開 示されたこのプロセスにおいて、非水ドライ化流体を加熱して蒸気を生成し、こ の蒸気は、ウエハタンク中に入り込み、ドライ化すべき水の表面を含む内側の表 面上で液化する。液化した蒸気は、ウエハの表面から液体リンス流体を追い出す 。ドライ化流体は、ドライ化流体液体源からウエハタンクの内側へ、ガスとして 移動するのが好適であることが開示されている。 欧州特許出願公開明細書第０３８５５３６Ａ１号は、基板を、液体を収容した バスにある時間浸漬させ、次に、実際的にすべての量の液体がバス中に残るほど 低速にそこから取り除く。基板を、液体から直接、液体と混合可能であり液体と 混合した場合液体より低い表面張力を有する混合物を生じる物質の基板上で液化 しない蒸気に接触させる。ウエハを、実際的に全ての量の液体がバス中に残る程 ゆっくり（すなわち、５ｃｍ／秒）バスから引き上げる。しかしながら、この参 考文献は、ウエハをバスから引き上げた後、ウエハの表面上に水の薄膜が保たれ ることが望ましいことを開示している。使用された溶媒は、１ｇ／ｌより高い水 中での溶解度を有する、極めて揮発性の高いものである。オクタンは、このプロ セスに適合しない。開示されているこのプロセスは、ウエハをバスの外へ引き上 げる前にカセットからウエハを取り除き、次に蒸気ドライ化の前にウエハをカセ ットに再び挿入することを必要とする。蒸気は、ウエハの表面上で液化しない。 米国特許明細書第４９８４５９７号は、リンス流体がドライ化蒸気に交換され た後、表面上に液体の小滴が実際的に残らない程度に、表面上のリンス流体を直 接追い出すことによって、リンス流体をドライ化蒸気に交換するような方法で、 ドライ化蒸気を表面に供給する同様のドライ化プロセスを開示している。好適に は、ドライ化蒸気を、完全に密閉され、流体が満たされたシステム中で、物体の 上方から供給し、ドライ化蒸気が、リンス液体を、液面が下方に下がるように表 面から押し出す。 しかしながら、上述した化学蒸気ドライ化プロセスに関して、いくつかの不都 合が存在する。第１に、蒸発は、通常加熱によって成されるため、有機溶媒の蒸 発は、火災の危険性がある。第２に、このプロセスに必要な大量の蒸気は、排気 および再生利用の問題を発生する。第３に、上述した技術のすべては、費用を増 し、より広いクリーンルームの床面積を必要とする追加のハードウエアを使用す る。第３に、ウエハの化学蒸気ドライ化は、かなり時間を消費する。第４に、カ セット、ボート、またはエンドエフェクタを使うウエハの標準的なプロセスのド ライ化時間は、遅く、ドライ化は、常に完了するわけではない。第５に、蒸気ド ライ化は、許容しうるドライ化の結果のためには、溶媒の限定された選択（すな わち、イソプロパノールまたは水のようなリンス流体と共沸混合物を形成するも の）のみに対して許可される。 ドライ化を含むすべてのプロセスステップを、１つのタンク中で行うことも望 ましい。 したがって、本発明の目的は、他のプロセスステップが完了するのと同じタン ク中で、半導体ウエハのような物体の表面をドライ化するプロセスを提供するこ とである。 本発明の他の目的は、半導体ウエハのような物体の表面をドライ化するプロセ スにおいて、ウエハ表面の縞および点の発生を最小限とし、したがってより高い 歩留りを提供するプロセスを提供することである。 さらに、本発明の目的は、半導体ウエハのような物体の表面のドライ化プロセ スにおいて、ウエハにかかる機械的応力を最小限とし、ウエハの汚染を最小限と し、ドライ化中にウエハが静電荷を受けないようにしたプロセスを提供すること である。 本発明のさらに他の目的は、半導体ウエハのような物体の表面のドライ化プロ セスにおいて、大量の有機蒸気の発生、取扱い、および再生利用を必要としない プロセスを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、半導体ウエハのような物体の表面のドライ化プロ セスにおいて、プロセスを減少し、ウエハの取扱いを減少したプロセスを提供す ることである。 本発明のこれらのおよび他の目的は、以下の説明および添付した請求の範囲を 閲覧することによって明らかになるであろう。 発明の開示 上述した目的は、水性リンスバス中に浸漬された１つまたはそれ以上の半導体 ウエハの化学溶媒ドライ化プロセスにおいて、水より低い密度の有機ドライ化溶 媒を前記バスに加えバス中に下部水性層と上部有機層とを形成することと、前記 ウエハが前記下部水性層に完全に浸漬されたままにすることと、前記ウエハを前 記下部水性層から前記上部有機層を通って引き上げることと、前記ウエハを蒸発 ドライ化することとを具えるプロセスによって達成される。 これらの目的は、水性リンスバス中に浸漬された複数の半導体ウエハをドライ 化するプロセスにおいて、前記水性リンスバスを液体有機ドライ化溶媒に交換す ることによって、前記ウエハから前記水性リンスバスを追いやることを具えるプ ロセスによっても達成される。 本発明の他の実施例は、半導体ウエハの表面をドライ化する装置において、水 性リンス流体と接触した前記ウエハを保持するタンクと、液体有機溶媒層を前記 タンク中に導入し、上部液体有機溶媒層が形成されるようにする手段と、前記ウ エハを前記水性水性有機リンス流体から前記上部液体有機溶媒層を通って引き上 げる手段とを具える装置を含む。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による半導体ウエハを流体によって処理する装置の側面の断面 図である。 図２は、本発明のタンクの全面の断面図である。 図３は、本発明のガス拡散器の好適実施例の分解した３次元的な線図である。 図４は、本発明による半導体ウエハを溶媒ドライ化する装置を示す。 好適な実施例の詳細な説明 本発明の１実施例のプロセスは、製造プロセス中の有機物質の半導体ウエハか らの除去において、危険な化学薬品を使用する必要性を取り除く。オゾンは、室 温またはより高い温度において脱イオン化水中に多少溶解するが、出願人は、周 囲の脱イオン化水溶液中に拡散したオゾンは、他の化学薬品を使用することなし に、ウエハからフォトレジストのような有機物質を迅速にかつ効果的に除去する という驚くべき発見をした。例え予期しないとしても、溶液の温度をより低くす ると、溶液中のオゾン濃度が十分に高くなり、ウエハ上の有機物質の実際的にす べてを、不溶解性のガスに酸化することができる。 フォトレジストの除去において、本発明のプロセスの結果として、有機物質の 酸化は、ＣＯ_xおよびＮＯ_xのような不溶解性のガスを発生する。これらのガスは 、溶液の泡となり、システムから、通常フードまたは他の排気装置中に排出され る。 脱イオン化水中のオゾン濃度を十分高くするために、代表的にバスを１°Ｃ程 度から１５°Ｃ程度に保持する。１°Ｃ程度より下だと、タンク中に氷が形成さ れるかもしれない。これらの半導体プロセスタンクは、代表的に石英によって作 られているため、この氷は、石英を破壊するかもしれず、シリコンウエハのプロ セス容器中、または外への移動を妨げるかもしれない。加えて、水が物理的状態 を液体から固体に変化させ、ガスを均一に吸収できなくなるため、システムは、 機能しなくなる。１５°Ｃより上だと、適時の方法において半導体ウエハ上の有 機物質を除去するのに十分な量のオゾンが、脱イオン化水中に吸収されないかも しれない。好適実施例において、バスを、５°Ｃ程度から９°Ｃ程度とする。 適切な温度を、バスそれ自身の冷却を含む当業者に既知の何からの方法によっ て保持することができ、または好適には、バスに新鮮な周囲の脱イオン化水を絶 えず供給することによって保持することができる。好適実施例において、水をプ ロセス化学薬品として使用し、水のすべてまたは一部を、処理ゾーンに入れる前 に、冷却装置を通過させる。 ウエハを、冷却したオゾン化水を収容したタンク中に直接置いてもよいが、好 適には、ウエハを、脱イオン化水のタンク中に置き、オゾンをこのタンク中に拡 散させる。好適には、オゾンを周囲の水溶液中に、ウエハ上の有機物質の実際的 にすべてが酸化されるのに十分な時間拡散させる。オゾンを水中に拡散させるの に必要な時間は、除去されている有機物質の性質と、その物質の量とに依存する 。水に吸収されるオゾンの量が温度に依存し、水溶液の酸化パワーが吸収された オゾンの量に依存するため、ウエハバスの固有の温度も、オゾンが拡散する時間 に依存する。 一般に、オゾンは、１分程度から１５分程度で、脱イオン化水中に拡散する。 好適実施例において、オゾンは、５分程度から１０分程度で、脱イオン化水中に 拡散する。 他の実施例において、オゾンを、水溶液中に拡散させ、ウエハ上の有機物質ま たはフォトレジストを酸化する無酸素基および酸素分子を発生するために、紫外 線源からくる紫外線に露出させる。水溶液中のオゾンが有機物質を十分に酸化し た後、ウエハを、新鮮な脱イオン化水によって１分程度から５分程度リンスする 。このリンスステップを、一般に室温において行う。本発明の好適実施例におい て、ウエハの表面からナトリウムおよびカリウムのような水溶性金属を除去する ために、６５°Ｃ程度から８５°Ｃ程度に加熱された脱イオン化水によって２回 目のリンスを行う。アルカリおよびアルカリ土類金属は、フォトレジスト中の汚 染から発生する。 本発明のプロセスによる有機物質の除去は、どのような形式のウエハバスまた はウエハ洗浄装置においても行うことができる。しかしながら、本発明のオゾン 化水プロセスは、溶液中の各々のウエハに接触するオゾンによって、フォトレジ ストまたは他の有機物質が酸化されることによって作用する。したがって、各々 のウエハがオゾンに接触するように、オゾンをタンク中に拡散させなければなら ない。 レジストがウエハから取り除かれ、化学薬品中に分解（酸化）される硫酸プロ セスと違って、本発明のオゾン化水プロセスは、ウエハからレジストが取り除か れず、ウエハに接触したオゾンによってフォトレジストが酸化されるだけである 。オゾンがタンク中に適切に拡散されないか、ウエハが、ウエハが含まれる容器 によって隠されてしまうと、レジストは除去されない。したがって、オゾンが水 中に十分に吸収され、処理ゾーンにおいて各々のウエハの面に均一に接触するよ うに、オゾンをタンク中に存在させることが好適である。この方法によって、有 機フォトレジストは、不溶解性ガスに直接酸化され、バス中に粒子が形成される 問題と、濾過装置の必要性とが回避される。 好適実施例において、本発明のプロセスは、図１の装置において行われる。プ ロセスは、適切なオゾン監視および接触破壊装置を所々に有する、フードの付い た排気された湿式場所において行われる。レジストを塗布されたウエハ、または 有機物質を除去すべき他のウエハを、周囲の脱イオン化水（１〜１５°Ｃ）で満 たされたプロセスタンク１３中に挿入する。タンクは、少流量（０．５ｇｐｍ） カスケードモードにおいて動作し、冷却された脱イオン化水の継続的な流れを供 給するために、プロセス中に冷却器８を通って延在する水供給ライン７を有する 。次に、オゾン発生器６からのオゾンを、導管５を通ってタンク中に拡散器４に よって拡散させる。レジスト剥離を行った後、オゾンを止め、ウエハを、連続的 な多流量（１０〜１５ｇｐｍ程度）の脱イオン化水によってリンスする。排水ラ イン１２は、脱イオン化水再生利用器１０に流れを変え、新鮮な脱イオン化水を リンスのために活性化する。周囲の脱イオン化水のリンスの後、ウエハに、任意 に高温脱イオン化水リンスを受けさせてもよい。 本発明のある好適実施例において、プロセスを、図３のガス拡散器を含む図２ のタンクにおいて行う。しかしながら、本発明の図１の装置と図２のタンクと図 ３のガス拡散器が、本発明のオゾン化水プロセスによる使用に特に好適であると しても、これらを、どのような半導体ウエハの流体処理に使用することもできる 。特に、ウエハから有機物質を除去する予め既知の方法を、本発明の装置および タンクにおいて使用することができる。出願人は、本発明の装置を、複数のタン クの必要性無しに、予め既知のプロセスを有効に実行するために使用することが できることを発見している。さらに、本発明の装置は、化学薬品が古くなる問題 または危険な化学物質を遠隔地から輸送する問題を回避するために、本来の場所 で化学薬品を製造する能力を提供する。 流体による半導体ウエハの処理に好適な装置は、フードの付いた排気された湿 式場所に使用するタンクを含む。一般にこのタンクは、前記タンクに接続され前 記タンク内に流体を供給する手段と、少なくとも１つのウエハを前記流体に接触 させて前記タンク内に支持する手段と、前記タンクに接続され前記タンク内にガ スを注入する手段と、前記ガスが前記流体中に拡散し前記タンク内に配置された 各々のウエハの表面に接触するように前記ガスを前記タンク内に拡散させる手段 とを有する。 図１は、本発明の好適実施例を示す。タンク１３は、半導体ウエハを処理する ために使用すべき流体を保持する。 一般に、前記タンク１３に流体を供給する手段を、前記タンクに接続された導 管とするが、タンクに流体の流れを供給する当業者に既知のどのような仕掛けま たは装置を使用してもよい。流体を、例えば、ペルフルオロアルコキシルビニル エーテル（ＰＦＡ）チューブまたはパイプか、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ ＴＦＥ）チューブまたはパイプか、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）チューブ またはパイプか、石英チューブかによってタンクに供給することができる。好適 には、ＰＦＡチューブまたはパイプを使用する。好適実施例において、ＰＦＡチ ューブを、フレアフィッティング接続部によってタンクに接続する。 図１に示す好適実施例において、流体を供給する手段は、供給ライン７を通っ てタンクの底に至り、流体を上向き方向にタンク中に流す。一般に、タンクは、 継続的に溢れるのを基礎として動作し、その結果、流体が流体供給手段から上向 きに流れ、タンクの上面に達した場合、流体は、タンクから新鮮な流体をタンク の底に導く溢れ堰１中に溢れだす。処理タンクから流体を導き移動させるこの方 法は、半導体製造の技術分野において良く知られている。 溢れ堰１から、流体を戻りライン１２中に供給する。三路弁１１は、ライン９ によって流体を再生利用するか、流体を排出ライン１０を経て排出するように動 作する。 ガスをタンク中に注入する手段を、ガスを半導体ウエハ処理用タンクに供給す る当業者に既知のどのような手段としてもよい。ガスを、例えばＰＦＡチューブ か、ＰＴＦＥチューブまたはパイプのいずれかによって、拡散器に導くことがで きる。好適には、フレアフィッティングを有するＰＦＡ配管を使用して、ガスを タンク中に注入する。図１は、タンクの底においてタンクに接続され、ガスをタ ンク中に、タンク中にガスを拡散させる手段の下に注入する手段を示す。導管５ は、拡散器４中に直接ガスを供給し、ガスの均一な流れをタンクに供給する。 （図２に示す）少なくとも１つのウエハをタンク内に流体に接触させて支持す る手段を、ウエハを処理溶液に接触させて位置させる当業者に既知のどのような 手段としてもよい。この目的に有効なウエハボートおよびカセットは、良く知ら れている。 好適には、本発明のオゾン化水プロセスを、タンク内で行うべき場合、ボート またはカセットによって、一様な流体がタンク内の各々のウエハを横切って流れ るようになる。好適実施例において、ウエハを横切る流体の流れに最大の自由度 を与える目的のために、タンク内でウエハを支持するカセットレスシステムを使 用する。好適な支持システムは、ウエハを本支持システムに２点のみで接触させ る４ロッドエンドエフェクタ１５（図２）を使用するものである。図２は、端板 に装着された支持システムの４つのレールの端面図である。接点を５および７時 の位置とし、ウエハ溝の深さを２ｍｍ程度より深くしない。最も好適な実施例に おいて、ウエハ支持システムは、シリコンウエハを、ウエハ間に一定の間隔をお いて僅かな角度において確実に保持する。 ガスを拡散させる手段を、オゾンまたは他のガスの微細な泡をタンク中に供給 し、ガスをタンク全体に一様に拡散させ、確実に各々のウエハを流体中に吸収さ れたガスに接触させるどのような手段としてもよい。好適には、拡散器によって 供給される泡を、初め直径２５ミクロン程度から４０ミクロン程度とする。 ガスを拡散させる手段を使用し、塩酸ガス、アンモニア、フッ化水素ガス、塩 素ガスまたは臭素のような、流体処理に使用すべきどのようなガスも、タンクに 放出することができる。これらのガスを、単独で、またはオゾンと組み合わせて または組み合わせずに拡散手段を通して送り、プロセスタンク中の異なった化学 作用を生じさせてもよい。 好適には、ガスを拡散させる手段は、浸透性部材および不浸透性部材を有する 複合要素を具える。前記浸透性部材は、上部分および下部分と、前記浸透性部材 の中央部分に開口空間を規定する手段と、前記浸透性部材の周囲および前記開口 空間規定手段間の前記浸透性部材の上部分に位置する堀を規定する手段とを有す る。前記不浸透性部材は、前記浸透性部材の中央部分に開口空間を規定する手段 に対応する、前記不浸透性部材の中央部分に開口空間を規定する手段を有する。 前記浸透性部材および不浸透性部材を、前記浸透性部材の上部分の堀が、前記浸 透性部材および不浸透性部材間に位置するように接合する。好適には、前記複合 要素を、前記浸透性部材の下部分が前記タンクの底に接続されるように配置する 。したがって、前記複合要素の浸透性部分は、前記タンクの底に面し、前記複合 要素の不浸透性部分は、前記タンクの上面に面する。前記堀の開口部分は、前記 複合要素の内側の２つの部材間にある。 本発明のガス拡散器４は、前記拡散器中に受けられたガスを、前記浸透性部材 の細孔を通して流体溶液中に拡散させるように動作する。ガスは、最初に、ガス の流れに対して最も少ない抵抗を示す、前記浸透性部材の堀部分中に流れる。ガ スの圧力が増加するにつれて、前記堀に流れ込んだガスは、前記浸透性部材の細 孔を通ってタンク中に拡散する。前記浸透性部材の上の前記不浸透性部材が、前 記拡散器の上面の外のガスの流れを妨げるため、ガスは、前記拡散器の底および 側面に拡散し、下向きに流れる。前記流体を供給する手段を、タンクの底におけ るものとした場合、このガスの下向きの流れは、流体の流れに逆流し、タンク中 に上向きに流れる流体中に、ガスが良好に吸収される。 ガス調節ボックスにおける金属の腐食を招く恐れのある水の逆流を防止するた めに、前記拡散器を疎水性のものとすることが望ましい。さらに、陽イオン、陰 イオンまたは粒子がプロセスバス中に入るのを防ぐために、前記拡散器を、オゾ ンと化学的に両立するものとし、化学的に純粋なものとすべきである。 好適には、前記ガス拡散器を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およ びペルフルオロアルコキシルビニルエーテル（ＰＦＡ）の混合物から作る。受け る温度および圧力が変化するため、技術的に既知の方法で混合物を調整し、浸透 性および不浸透性部材の双方を形成する。好適には、不浸透性および浸透性部材 を、９５％程度のＰＴＦＥおよび５％程度のＰＦＡから構成する。浸透性および 不浸透性部材を、結果として得られる複合部材が、タンク中の応力下で分離しな いようになる限りは、いかなる数の方法によって接合してもよい。好適には、炭 素−炭素結合を使用して前記部材を互いに本質的に溶解または融解して、前記部 材を互いにヒートシールする。 浸透性部材を形成すれば、前記部材の上部分のＰＴＦＥに堀を形成する。結果 として得られる拡散器は、ガスを処理タンク中に浸透させることができる直径２ ５ミクロン程度から４０ミクロン程度の大きさの１０００００個程度の細孔を有 する。拡散器に堀を使用することによって、ガスは、容易に流体中に吸収され、 タンク全体に一様に拡散されうる極めて微細な泡としてタンク中に拡散されるよ うになる。 本発明の好適実施例による拡散器を、図３に示す。不浸透性部材３０を、前記 複合要素の上部分とする。浸透性部材３１を、前記複合要素の下部分とし、この 部材は、ガスをタンク全体に一様に供給するために形成された堀３２を有する。 拡散器の好適な矩形構成を、図３に示すものとする。しかしながら、拡散器の構 成を、正方形または矩形タンク用の平行棒や、円または円錐状タンク用の円形拡 散器のように使用してもよい。好適実施例において、前記拡散器を、前記タンク の底面積の四分の一程度のものとする。 前記拡散器を、前記タンクの底に置き、なんらかの適切な手段によって前記タ ンクに装着してもよい。好適には、前記拡散器を、未使用のエンドプラグを使用 して前記タンクに装着する。最初に前記プラグを前記拡散器中に挿入し、次に全 体の部品を前記タンク中に搭載する。導管５は、ガスを直接前記タンクの底から 前記拡散器中に供給する。このようにすることによって、ガスが前記堀に入り、 次に前記浸透性部材の底および側面に一様に拡散されるようにすることができる 。 好適実施例のタンクを図２（図１に対応して符号を付けた）に示し、さらにタ ンク１３中に好適な支持部１５によって保持されたウエハ１４を示す。タンク１ ３は、ウエハの処理に必要な化学薬品の量を減少するための内側にテーパの付い た少なくとも２つの側面を有する。側面の１つは、前記タンクの上面において垂 直部分と、容器の底において内側にテーパの付いた部分とを有し、前記テーパの 付いた部分を前記垂直部分より長くし、前記タンクの第２の側は、前記タンクの 上面において垂直部分と、容器に底において内側にテーパの付いた部分とを有し 、前記テーパの付いた部分を前記垂直部分より短くした。このタンク構造は、処 理中に使用する化学薬品の量を２７％減少し、タンク中の溶液の化学的構成を素 早く変化させる。 タンク１３の構成は、メガソニック変換器を使用する場合も利点を提供する。 タンク１３は、溶媒を攪拌するために、当該タンクに搭載した１つまたはそれ以 上のメガソニック変換器２を有してもよい。好適には、前記変換器を、垂直と３ ０°の間に向け、ガスの流れが、メガソニックビームに対して平行に向いたウエ ハに対して垂直になるようにする。 好適実施例におけるメガソニックを、より長いテーパを有するタンクの側面に 搭載する。この側面と反対側を、より短いテーパの付いた側面とする。この側面 に、２つの機能を実行するためにテーパを付ける。第１は、メガソニックパワー が、遠くの壁に反射され、変換器に戻らないようにすることである。このような 反射されたエネルギによって、変換器は加熱し、これによって部品の寿命が短く なる。テーパの付いた壁を選択する第２の理由は、多量のシリコンウエハにプロ セスを行うべき領域にメガソニックパワーを通過させることと、遠くの壁に反射 されたビームを使用し、前記シリコンウエハの領域に対する第２の通過を形成す ることである。このようにすると、各々のメガソニックパルスは、ウエハを２回 通過し、粒子除去能力が増加する。 タンク１３に、溶液にＵＶ輻射を照射する紫外線源３を取り付けてもよい。前 記ＵＶ源を、前記タンクの外側に搭載してもよいが、好適には、図１および図２ 中の３において示すように、タンク中に浸漬させ、拡散器４上に位置させる。こ のＵＶ光を使用し、本発明のオゾン化水プロセスの動作中にウエハ１４上の有機 物質を除去するために処理タンク中にオゾンの泡から無酸素基、過酸化水素およ び酸素分子を直接発生させることができる。 他の実施例において、前記タンクに、タンクを密閉する図４に示す蓋１５７を 取り付け、この蓋は、前記蓋上に搭載された赤外線源１５９を有する。前記赤外 線源を使用し、処理後のウエハのドライ化を援助することができる。前記赤外線 源を、前記蓋を閉じ、流体中に下方に向けられた場合、前記光源が流体より上に なるように前記蓋に配置する。 ここに記述した半導体ウエハを流体によって処理する装置と、タンクと、拡散 器とを、好適には本発明のオゾン化水プロセスに使用するが、この提供された構 造を、多くの他の処理プロセスに使用することができる。この提供された装置は 、化学薬品をその場で発生する手段を提供することによって、複数のタンクを使 用する必要性を取り除き、その結果、プロセスのいくつかのステップを、１つの タンク内で、ウエハを移動することなく行うことができる。したがって前記拡散 器を使用し、流体処理にまたは半導体ウエハを処理する流体の形成に必要なタン ク中にどのようなガスも導入することができる。ある当業者は、種々のガスを使 用する場合に必要なタンクの材料に精通している。 例えば、上述した硫酸洗浄プロセスおよびＲＣＡ洗浄プロセスの双方を、本装 置において、迅速にかつ効果的に、複数のタンクまたは別個の混合タンクの必要 なしに行うことができる。 硫酸処理に関して、酸をタンクに送り出しチューブを通して前記堰中に入れ、 この結果、酸は、タンクのプロセス領域に入る前に、最初に濾過される。再生利 用ユニットからの酸の送り出しは、タンクの底に通じる。フォトレジストを有す るウエハをタンクのプロセス領域に導入した後、オゾンを拡散させ、同時にメガ ソニック変換器を活性化する。オゾンを使用する硫酸洗浄プロセスの他の構成は 、オゾン（Ｏ₃）をレジストを塗布されたウエハがあるタンク中に拡散器を通し て拡散させ、次にＵＶ光を照射する。このＵＶ光は、シリコンウエハ上の有機物 質と直接反応し、硫酸と反応してフォトレジストと反応する慣例的なカロー酸を 生成するオキシダントとして働く無酸素基を発生させる。この反応は、二重周波 数変換器の音波エネルギと同時である。 ＲＣＡ洗浄に関して、タンクは、溢れモードにおいて動作する。脱イオン化水 を、可変流量（０．５、１、５および１０ｇｐｍ）において流し、またはタンク を静的モードとする。最初にウエハをリンスし、次に水の流れを止める。オゾン 化水をタンク中で発生させ、そして／またはタンク中に流し込み、次にアンモニ アガス（ＮＨ₃）をタンク中に拡散させ、ＳＣ１溶液を生成する。任意に、オゾ ンと同時にＵＶ輻射を使用し、無酸素基を発生させてもよい。前記メガソニック 変換器を活性化し、クリスタルのオーバヒートを防ぐため、２重周波数モードに おいて動作させ、交互に放射させる。プロセスを行った後、水の流れを流しはじ め、タンクからＳＣ１溶液を（タンクの底から）洗い出す。水洗浄／リンスの時 間をはかり、排管は、インラインの抵抗性モニタを有してもよい。タンクおよび ウエハをリンスする場合、水ラインを高温脱イオン化水に切り換え、プロセスタ ンク中の温度を上昇させる。タンク温度が７０°Ｃに達した場合、溢れを止め、 タンクを静的モードに戻す。次にオゾンガスをタンク中に拡散させ、続いて塩酸 ガスを拡散させ、ＳＣ２溶液を生成する。任意に、任意に、オゾンと同時にＵＶ 輻射を使用し、無酸素基を発生させてもよい。前記メガソニック変換器を活性化 する。プロセスを行った後、水の流れを流しはじめ、時間および抵抗性に基づい て、タンクを洗浄し、ウエハをリンスする。最終リンスを、時間に基づいて、高 温脱イオン化水によって行う。 本発明は、ウエハドライ化プロセスおよび装置にも向けられている。本発明の ドライ化プロセスの最初に、好適にはウエハを、タンク中に含まれる水リンスバ ス（最終リンスバス）中に完全に浸漬させる。前記タンクを、好適には前記リン スバスとともに流体が満たされたものとする。 前記リンスバスを、半導体ウエハの湿式プロセスを行った後に代表的に使用さ れる水を基本としたどのような形式のリンスとしてもよい。好適なリンス流体は 、水である。しかしながら、リンスすべきウエハの表面の性質と、前記表面上に 存在する汚染の性質と、リンスすべきプロセス化学薬品（例えば洗浄またはエッ チング流体）の性質とに応じて、他のリンス流体を使用してもよい。使用しても よい他のリンス流体は、有機溶媒と、有機溶媒および水の混合物と、有機溶媒の 混合物と、同様のものとを含む。リンス流体を、脱イオン化し、濾過して、融解 され懸濁されている物質を除去した水とすることが望ましい。 リンス流体を、液体のような１つの相のものとしてウエハに接触させることも 望ましく、リンス流体は、ガスの泡が液体中に存在する場合に生じるような界面 が実際的に無いことも望ましい。ガス−液体界面において、粒子が集まる恐れが ある。これらの粒子は、ウエハ表面に付着するかもしれない。疎水性粒子は、こ のようなインタフェースにおいて集まる傾向があり、したがってこれらは望まし くない。しかしながら、これらの粒子のウエハ表面への付着は、ウエハ表面の性 質の作用でもある。二酸化シリコンのような親水性のウエハ表面は、疎水性粒子 に対して小さい親和性を有し、これに反して、剥き出しのシリコンのような疎水 性の表面は、疎水性粒子を引き寄せる。 本発明の一実施例において、図４に示すようなタンクを、本発明のプロセスを 実行するために使用する。図４のタンクは、図４のタンクがドライ化プロセスを 容易にする余分な装置を有することを除けば、図２のものと同様である。半導体 ウエハを液体によって処理し、ドライ化する好適な装置は、フードの付いた排気 された湿式場所において使用されるタンクを含む。一般にこのタンク１３は、こ のタンクに接続されタンク７に流体を供給する手段と、少なくとも１つのウエハ を前記流体に接触させて前記タンク内に支持する手段１５と、排出手段１５３と 、有機ドライ化溶媒を上部層に導く手段１５４と、溢れ堰１とを有する。 前記少なくとも１つのウエハを前記流体に接触させて前記タンク内に支持する 手段１５を、上述したように、ウエハを処理溶液に接触させて位置させる当業者 に既知のどのような手段としてもよい。 一般に、前記有機溶媒をタンクの上部に導く手段１５４を、前記タンクの上部 に接続された導管とするが、タンクに流体の流れを供給する当業者に既知のどの ような仕掛けまたは方法も、使用することができる。流体を、例えば、ペルフル オロアルコキシルビニルエーテル（ＰＦＡ）チューブまたはパイプか、ポリテト ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）チューブまたはパイプか、ポリフッ化ビニリデ ン（ＰＶＤＦ）チューブまたはパイプか、石英チューブかによってタンク１３に 供給することができる。好適には、ＰＦＡチューブまたはパイプを使用する。好 適実施例において、ＰＦＡチューブを、フレアフィッティング接続部によってタ ンクに接続する。 一般に、排出手段１５３を、タンクから流体を除去する当業者に既知のなんら かの手段とする。本発明のある実施例によれば、排出手段１５３は、タンク１３ の底において位置し、前記タンクから排出される液体の量を制御する手段をふく む。前記タンクから排出される液体の量を制御する手段を、当業者に既知の簡単 なバルブ装置またはどのうような他の仕掛けとしてもよい。 図４に示す溢れ堰１を、タンク１３の上面の開口面の周囲を取り囲む１つの堀 に設計することを理解すべきである。ある実施例において、溢れ堰１を、当業者 に既知のどのような形式の排出施設とすることもでき、任意にバルブを含む堀排 出手段５２とともに設備する。堀排出手段５２は、当業者に既知の有機溶媒を安 全に収容するどのような形式の手段とすることもできる有機ドライ化溶媒蓄積手 段と、流体で連絡する。好適には、ドライ化溶媒蓄積手段５５を使用する。溶媒 蓄積手段５５を、前記底から有機溶媒供給手段１６３を経て溶媒を供給する再生 利用箱とすることができる。有機溶媒供給手段１６３を、ひとたび前記再生利用 箱が有機ドライ化溶媒によって満たされると、有機溶媒導入手段１５４の代わり の有機ドライ化溶媒源として使用することができる。 再生利用箱を、前記箱中に水が蓄積されるのを防ぐため、底から供給するよう にするのが好適である。前記タンクから有機ドライ化溶媒がいくらか溢れるプロ セスにおいて、前記リンスバスと前記再生利用箱中の有機ドライ化溶媒とは、安 定し、前記箱中に２つの層を形成する。前記水性リンスバスは、前記再生利用箱 の底に安定し、前記有機ドライ化溶媒は、前記リンスバスの上に安定する。次の ドライ化周期において、溶媒が（注入器のように）前記再生利用箱の上面から分 配された場合、いくらかの水が、前記再生利用箱中に残ってしまう恐れがある。 多数の使用によって、遂には水が前記再生利用箱中の溶媒と置き代わり、ドライ 化が失敗するかもしれない。前記箱中に水が蓄積されるのを防止するために、流 体を、底から有機溶媒供給手段１６３を通して取り出す。このようにすることは 、各々の周期の後、すべての水が前記再生利用箱から追い出されることを確実に する。したがって、溶媒が、前記再生利用箱の底から有機溶媒供給手段１６３を 通って供給され、溢れ堰１から前記再生利用箱の上面に堀排出手段５２に戻され るように、溶媒を前記タンクに導く。 上述したように、前記ウエハを、前記最終リンスバス１５２中に完全に浸漬さ せるべきである。本発明の一実施例において、前記ウエハを、水性リンスバスに よって満たされた完全に流体を満たされたタンク中に浸漬させて置く。次に、前 記水性リンス流体を排出し、前記有機ドライ化溶媒の追加分を供給する。代表的 に、最低５インチまたはそれ以上を、排出手段１５３によって排出する。しかし ながら、前記ウエハの上面を、前記リンス流体１５２中に完全に浸漬させ続ける べきである。 この点において、次に前記有機ドライ化溶媒１５０を、有機溶媒を導入する手 段１５４によって、タンクの上面に導入する。前記ウエハをドライ化するのに十 分な有機ドライ化溶媒のレベルは、前記溶媒と、前記ウエハを前記バスから引き 上げる速度と、前記バスの温度と、前記バスの圧力とに応じて変化する。代表的 に、最低０．５インチの溶媒を必要とする。より速く前記ウエハを前記バスから 引き上げ、前記有機ドライ化溶媒層をより深くすべきである。前記層を、１０秒 またはそれ以上のウエハ移動時間に１０ｍｍの厚さから、２〜４秒またはそれ以 上のウエハ移動時間に１８ｍｍの厚さに変化させる。加えるドライ化流体の量を 、前記タンクが流体で満たされたままであるように、排出したリンス流体の量に 対応させ、タンク１３の上面に達するようにすべきである。 一実施例において、前記排出および濾過を同時に行い、前記タンクが常に流体 で満たされ、前記タンク内の全体の流体のレベルが一定のままであるようにする 。当業者には既知のように、有機および水溶液の混合は、混合されていない構成 要素の全体の体積と異なった最終的な体積を示す。この結果に対して適切な補正 を与えるべきである。 特別の抽出装置または溶媒再生／蒸留システム無しに、前記有機ドライ化溶媒 を前記リンス水から分離するために、界面が重要である。好適には、前記溶媒を 、前記水性リンスバスと混合できないものとし、前記水性リンスバスの表面上に 浮かせる。好適には、水に対して０．１ｇ／ｌより低い溶解度を有する溶媒を使 用する。前記有機ドライ化溶媒の比重を、前記水性リンスバスの比重より小さく しなければならない。したがって、前記水性リンスバスの比重が１の場合、前記 有機ドライ化溶媒の比重を１より小さくしなければならない。 前記ドライ化プロセスの揮発性有機化合物の放出物（ＶＯＣ放出物）を減少す るために、好適には前記溶媒も低い蒸気圧を有する。前記溶媒が高い蒸発率を有 する場合、補充が必要なだけでなく、ガスを捕獲し、燃焼または液化して、ガス を再生利用することも必要である。いずれにしても、好適には所望の溶媒は、室 温において液体のままであり、低い蒸発率を有する。目標は、プロセス中の溶媒 減損（蒸発および液体放出を含む）を最少化することである。一日当たり０．５ ｌｂｓより少ない放出によるドライ化が、望ましい。 溶媒の選択における他の重要な基準は、安全性である。例えば、好適には前記 溶媒を、発癌物質としない。したがって、アルコールおよび脂肪族化合物が、ベ ンゼンのような芳香族化合物より好ましい。 上述した基準に加えて、溶媒を選択する場合、特定のウエハプロセスも考慮す るべきである。 ドライ化の直ぐ次のウエハプロセスステップを、高温拡散ステップとする場合 、前記ウエハの表面上の小さい有機層を、これが下にある基板の保護境界として 働き、高温（８００〜１６００°Ｃ）の膜の堆積の前に低温（２００〜４００° Ｃ）における拡散炉において容易に除去できるため残しておくのが好適である。 したがって、前記次のウエハプロセスステップを、高温拡散ステップとする場合 、前記溶媒を、上述した基準のみに適合させる必要がある。特に、前記溶媒は、 前記水性リンスバスと良好な界面を示すとともに低いＶＯＣ放出を示すべきであ る。 前記ドライ化のすぐ次のウエハプロセスステップを、低温ＣＶＤ堆積とする場 合、前記ウエハ表面上の僅かな量の有機物質の存在も、有害となる恐れがある。 シリコン炭化物のような不要な副反応を形成するか、ポリシリコン堆積における ウエハ上にかすみが残るか、前記有機物質の衝突によってタングステン珪化物の ようなウエハの金属膜が剥がれる恐れがある。低温ＣＶＤ堆積において、したが って好適には、前記ウエハ表面からすべての有機物質を除去する。これを、前記 ウエハを前記溶媒層を通して引き上げて水を追い出し、次に前記ウエハを、オゾ ンの気体の領域とＵＶ光と赤外線加熱とに晒すことによって行うことができる。 これは、どのような少量の残りの有機汚染も酸化させる。したがって、前記次の ウエハプロセスステップを、低温ＣＶＤ堆積とする場合、オゾン中で直鎖の炭化 水素より速く分解されるため、エーテルおよびケトンのような分岐したまたは酸 化した化合物から成る有機ドライ化溶媒を使用するのが好適である。したがって 直鎖および分岐した炭化水素（脂肪族炭化水素、ケトンおよびエーテル）の双方 は、芳香族化合物および、窒素か、硫黄か、ハロゲンかを含む炭化水素より好適 である。 前記酸化プロセスを、追加の湿式場所空間を取ることなく、最終化学薬品バス とオゾンによる無負荷場所との間にトンネルを簡単に設けることによって行うこ とができる。前記ウエハを前記トンネル中におく時間を、前記ウエハが前記酸化 ガスに十分に露出され、有機残滓が完全に除去されるようにするために、制御す ることができる（通常、２から３分）。無酸素表面を望むなら、無水ＨＦガスを 前記トンネルの端に供給し、前記ウエハがＨＦガス中に漬かるようにする追加の ガスステップを加えることができる。取り出しカセットに配置する前に、ＨＦガ スを前記トンネルの端に供給し、前記ウエハをＨＦガス中に１５秒間漬ける。 上述したことを考慮して、溶媒選択およびその後の処理は、３つの異なった表 面状態、すなわち、有機保護層、無有機二酸化シリコン表面（親水性）、または 無有機シリコン表面（疎水性）を生成することができる。 本発明による好適な有機溶媒の例は、オクタン、デカン、５−ヘプタン−２− オン、および２−ノナノンを含む。保護膜を望む場合、脂肪族化合物が好適であ る。無炭素表面を望む場合、酸化ケトンが好適である。本発明による有機ドライ 化溶媒を、単一成分または多数の成分の溶媒とすることもできる。室温において １００パスカルより低い蒸気圧を有する溶媒が、好適である。５炭素鎖より大き い鎖を有し、水より小さい密度を有する不溶解性分岐炭化水素が好適である。前 記溶媒は、水との共沸混合物が最少のものとする必要はない。１４０から２００ °Ｃの沸点を有する溶媒が、好適である。 前記有機ドライ化溶媒を加えた後、２つの相が前記バス中に存在する。下部水 性相１５２は、上述した部分的な排出後に前記タンク中に残っているリンスバス から成る。上部有機相１５４は、前記有機ドライ化溶媒から成る。 次に前記ウエハを、前記下部水性相１５２から引き上げ、前記上部有機相１５ ０を通過させ、したがって前記上部および下部相の接触面１５１において前記ウ エハ表面からリンス流体が追い出される。本発明は、ドライ化を実行する溶媒蒸 気を使用しない。例え他の機構を動作できるとしても、前記有機ドライ化溶媒お よび水性リンスバス間の接触面は、水を追い出すことによってドライ化を促進さ せると考えられる。有機溶媒は、シリコンに対して小さい親和性を有し、このた め実質的にドライになる。表面張力も、このドライ化技術において２次的に影響 する。 本発明の一実施例において、前記タンク装置は、前記ウエハを保持するエンド エフェクタ１５を移動する引き上げ手段１５５を含む。引き上げ手段１５５を、 （前記タンクの各々の側面において位置し、前記エンドエフェクタの各々の側面 においてエンドプレートに接続された）２つの垂直リフトとすることができる。 次に前記ウエハを、水平ロボットに移動し、無負荷場所に輸送することができる 。 前記引き上げ手段１５５を、ウエハを取り扱う当業者に既知のどのような種類 の引き上げ方法としてもよい。このような方法の１つは、米国特許明細書第４７ ２２７５２号に開示されている。前記引き上げ手段を、ハンドルを前記エンドエ フェクタに装着した手動引き上げ手段としてもよい。しかしながら、本システム を、好適には自動化する。 本発明の一実施例において、前記ウエハが液体レベルに清浄化された場合、前 記タンクの底から脱イオン化水入口を通して水を導入し、溢れ堰中に加えられた 有機ドライ化溶媒の量を超過した少ない量を溢れさせる。 前記ウエハを、一度液体レベルに清浄化すると、前記ウエハ上に残っているド ライ化溶媒を、蒸発させる。この蒸発プロセスを、加熱か、前記ウエハをオゾン ガス、ＵＶ、ＩＲおよび／またはＨＦに露出することを含む上述した処理のいず れかによって促進させる。しかしながら、一度前記ウエハを液体に清浄化すると 、前記ウエハ表面に水は残らない。したがって、すべての水が前記ウエハ表面か ら追い出されているため、生じる蒸発は、前記有機ドライ化溶媒の蒸発であり、 水の蒸発ではない。 好適実施例において、上述したＩＲライトを、適当な炭化水素溶媒を前記タン クの流体の上面に導入し、前記ウエハを前記溶媒層を通してゆっくり引き上げ、 前記溶媒層が前記ウエハから水を追い出すようにする前記溶媒ドライ化プロセス と組み合わせて使用する。前記ウエハ上に残っているどのような溶媒も、前記Ｉ Ｒランプを使用して前記ウエハを１５０°Ｃ±３０°Ｃ程度に加熱し、オゾンガ スを導入し前記有機物の残りを酸化する前記プロセスによって蒸発させる。前記 ＩＲライトを、前記（好適には石英の）蓋の外側に搭載するか、前記ウエハを前 記タンクから取り除いたあと輸送する前記ガストンネル１７０の外側に搭載する 。 本発明の種々の変形および交換が、本発明の範囲および意図から逸脱すること なしに当業者にとって明白になるであろうし、本発明を、ここに記述した説明と しての実施例に過度に制限すべきでないことを理解されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水性リンスバス中に浸漬された１つまたはそれ以上の半導体ウエハのドラ イ化プロセスにおいて、 水より低い密度の有機ドライ化溶媒を前記バスに加えバス中に下部水性層 と上部有機層とを形成し、前記ウエハが前記下部水性層に完全に浸漬されたまま にすることと、 前記ウエハを前記下部水性層から前記上部有機層を通って引き上げること とを具えることを特徴とするプロセス。 ２．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記ウエハを前記タンクから取 り去ることと、前記ドライ化ステップを前記タンクの外側で完了することとをさ らに具える特徴とするプロセス。 ３．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記加えるステップの前に１つ またはそれ以上の湿式プロセスステップをさらに具えることを特徴とするプロセ ス。 ４．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記ウエハの表面全体にオゾン の流れを通過させる蒸発ドライ化ステップをさらに具えることを特徴とするプロ セス。 ５．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記蒸発を、前記ウエハをＩＲ 光源に露出することによって加速させる、前記ウエハ表面に残っている有機ドラ イ化溶媒を蒸発させるステップをさらに具えることを特徴とするプロセス。 ６．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記有機ドライ化溶媒を、５炭 素鎖より大きい鎖を有し、水より小さい密度を有する不溶解性分岐炭化水素とし たことを特徴とするプロセス。 ７．請求の範囲６に記載のプロセスにおいて、前記有機ドライ化溶媒を、デカ ンまたは２−ノナノンとしたことを特徴とするプロセス。 ８．請求の範囲１に記載のプロセスにおいて、前記水性リンスバスを、脱イオ ン化水としたことを特徴とするプロセス。 ９．水性リンスバス中に浸漬された複数の半導体ウエハをドライ化するプロセ ス において、前記水性リンスバスを不混和性液体有機ドライ化溶媒と交換すること によって、前記ウエハから前記水性リンスバスを追い出すことを具えることを特 徴とするプロセス。 １０．半導体ウエハの表面をドライ化する装置において、 （ａ）前記ウエハを水性リンス流体に接触させて支持するタンクと、 （ｂ）液体有機溶媒層を前記タンク中に導入し、上部液体有機溶媒層が形成 されるようにする手段と、 （ｃ）前記ウエハを前記水性リンス流体から前記上部液体有機溶媒層を通し て引き上げる手段とを具えることを特徴とするプロセス。 １１．請求の範囲１０に記載の装置において、 前記タンクに接続され、前記タンク中に流体を供給する手段と、 前記タンクに接続され、前記タンク中にガスを注入する手段と、 前記ガスが前記流体に吸収され、前記タンク中に配置された前記各々のウエ ハ表面に接触するようにする、前記ガスを前記タンク中に拡散させる手段とをさ らに具え、 前記拡散手段が、浸透性部材および不浸透性部材を有する複合要素を具え、 前記浸透性部材が、上部分および下部分と、前記浸透性部材の中央部分に開口空 間を規定する手段と、前記浸透性部材の周囲および前記開口空間規定手段間の前 記浸透性部材の上部分に位置する堀を規定する手段とを有し、前記不浸透性部材 が、前記浸透性部材の中央部分に開口空間を規定する手段に対応する、前記不浸 透性部材の中央部分に開口空間を規定する手段を有し、前記浸透性部材および不 浸透性部材を、前記浸透性部材の上部分の堀が、前記浸透性部材および不浸透性 部材間に位置するように接合し、前記複合要素を、前記浸透性部材の下部分が前 記タンクの底に接続されるように配置したことを特徴とする装置。 １２．請求の範囲１１に記載の装置において、前記浸透性部材および不浸透性部 材の双方が、ポリテトラフルオロエチレンおよびペルフルオロアルコキシルビニ ルエーテルの混合物を具えることを特徴とする装置。 １３．請求の範囲１１に記載の装置において、前記タンクが、第１の側および第 ２の側を具え、前記タンクの第１の側が、前記タンクの上面部分において垂直部 分と、前記タンクの底部分において内側にテーパの付いた部分とを有し、前記テ ーパの付いた部分が、前記垂直部分より長く、前記タンクの第２の側が、前記タ ンクの上面部分において垂直部分と、前記タンクの底部分において内側にテーパ の付いた部分とを有し、前記テーパの付いた部分が、前記垂直部分より短くした ことを特徴とする装置。 １４．請求の範囲１３に記載の装置において、前記タンクの第１の側の内側にテ ーパの付いた部分において位置するメガソニック変換器をさらに具えることを特 徴とする装置。 １５．請求の範囲１１に記載の装置において、前記タンクの内側で前記ガスを拡 散させる手段の上に位置する紫外線源をさらに具えることを特徴とする装置。 １６．請求の範囲１１に記載の装置において、前記ガスを注入する手段を前記ガ スを拡散させる手段の下に配置し、前記ガスが前記拡散手段中に上向きに注入さ れるようにしたことを特徴とする装置。 １７．請求の範囲１６に記載の装置において、前記流体を前記タンク中に供給す る手段が、第１の方向における流体の流れを供給し、前記ガスを前記タンク中に 注入する手段が、前記流体の流れに逆流する第２の方向におけてガスを供給する ことを特徴とする装置。 １８．請求の範囲１１に記載の装置において、前記ガスを前記タンク中に注入す る手段が、ガスを単独で、または１つまたはそれ以上の異なったガスと組み合わ せて供給することを特徴とする装置。 １９．請求の範囲１１に記載の装置において、排出手段をさらに具えることを特 徴とする装置。 ２０．請求の範囲１１に記載の装置において、前記タンクを覆う蓋をさらに具え ることを特徴とする装置。 ２１．請求の範囲２０に記載の装置において、前記蓋にＩＲライトを付けたこと を特徴とする装置。